光伏设备行业光伏新型技术专题（一）：成本及耐候性优势显著，复合材料边框前景广阔

光伏行业：双碳目标驱动行业需求高景气，硅料供给释放打开市场增长空间。 碳中和目标下各国持续推动清洁能源转型，潜在需求规模可观。2022年下半年开始，硅料产能陆续释放，行业供给瓶颈解除，硅料价格从2023年开始进入下行通道，光伏行业装机空间将继续呈现高增长。我们预计2023-2025年，全球光伏新增装机分别为335/438/547GW，同比增速45.7%/30.7%/24.9%，对应全球组件需求约为419/548/684GW。 光伏组件边框：目前铝边框为主，成本占比大。光伏边框是组件的重要组成部分，是主要用于固定、密封光伏组件的框架结构材料，对组件寿命影响较大，耐候性要求高。按材料划分，光伏边框可分为铝合金边框、钢边框、复合材料边框，其中铝合金边框使用广泛，目前渗透率达到95%以上，价格在光伏组件成本中占比约为10%，目前仅次于电池片。 复合材料边框：材料成本低、耐候性能出色、绝缘、轻质美观。光伏复合边框相较铝合金边框有四大优势：材料成本低、耐候性能出色、绝缘、轻质美观。当前复合材料边框价格较铝边框低20%-25%，后续有望进一步降低售价；复合材料边框耐湿热、耐酸碱、耐盐雾，广泛应用于严酷的环境；复合材料边框系统无需接地，有助于降低系统端PID风险，提高系统运维安全性；复合材料边框轻量化且美观，便于运输安装。复合材料边框有望在海上光伏等环境严苛或对美观度有要求的BIPV/BAPV等应用场景率先应用，并在未来凭借成本及耐候性优势实现对铝边框的全场景替代。 复合边框对铝边框替代空间大，带动玻纤、聚氨酯需求。我们假设2023-2025年全球组件需求约为419/548/684GW， 其中集中式项目组件需求197/252/308GW，分布式项目组件需求222/296/376GW。保守情形下，2025年复合材料边框需求可达到132GW，渗透率达到19%，市场规模可达到72亿元，对应玻璃纤维/聚氨酯需求约45/12万吨；积极情形下，2025年复合材料边框需求可达到264GW，渗透率达到39%，市场规模可达到145亿元，对应玻璃纤维/聚氨酯需求约90/23万吨。 产业链进展：绝缘复合材料及建筑材料生产企业率先入局。目前国内生产复合边框的企业主要以玻璃纤维、聚氨酯为原材料，生产厂商主要有德毅隆、沃莱新材、博菲电气等绝缘复合材料生产企业，及中材科技等建筑材料生产企业，产品均处于第三方认证及客户导入阶段。未来技术积累深厚、原材料供应价格低及与下游客户深度绑定的优质企业有望实现跨越式发展，在复合边框赛道建立领先优势。 风险提示：1、海上光伏发展不及预期的风险；2、分布式对复合边框需求不及预期的风险；3、复合材料降本不及预期的风险；4、行业竞争加剧风险； 5、新技术出现导致产品被替代的风险。 光伏行业：双碳目标驱动行业需求高景气，硅料供给释放打开市场增长空间 双碳目标驱动行业需求高景气 随着全球变暖带来的环境气候问题日益凸显，“碳中和”在全球范围内获得了广泛的关注和支持，许多国家和地区纷纷提出各自的碳中和目标。发展可再生能源，是实现“碳中和”目标的重要途径，而光伏是可再生能源中成本优势最突出，应用场景最广泛的能源品类之一。过去十年间，光伏发电度电成本下降了近90%，在全球范围内从成本最高的能源蜕变至成本最低的能源，光伏也成为全球可再生能源新增装机中最大的来源。2021年全球可再生能源装机容量为302GW，其中光伏装机首次突破半数，占总装机56%。另一方面，从发电规模来看，目前光伏发电在电力市场中占比仍然很小。2021年全球光伏发电仅占电力总供应3.7%，未来光伏发电对非可再生能源进行替代的空间巨大。 图1：2021年全球新增可再生能源装机容量（GW） 图2：光伏发电在全球总电力供应中的占比 过去十年，随着技术的迭代、工艺的进步和产业链的完善，光伏发电度电成本持续快速下降，十年间下降了近90%，在全球范围内从成本最高的能源蜕变至成本最低的能源。发电成本的快速下降，使得光伏在全球各国逐步摆脱对政策补贴的依赖，国内光伏发电从2022年起也全面进入平价时代。政策层面，碳中和目标下各国持续推动清洁能源转型，提出各自的脱碳目标；市场层面，目前光伏成本已具备竞争力，未来产业的降本增效将持续进行。政策因素和市场因素决定了光伏行业的市场空间广阔，潜在需求规模可观。 图3：全球不同种类能源发电成本比较（USD/MWH) 随着光伏发电成本的持续下降，以及世界各国对节能减碳的重视和推动，光伏装机保持连续增长。全球新增装机从2012年的32GW，到2022年约230GW，十年CAGR为21.8%。 图4：历年全球新增光伏装机（GW) 国内装机和组件出口两个数据分别反映国内和海外的光伏需求。根据国家能源局数据，2022全年国内新增光伏并网容量87.4GW，同比增加59%，其中集中式/户用/工商业分别36.3/25.2/25.9GW，同比分别增长42%/17%/233%。根据光伏行业协会数据，2022年我国出口组件规模154GW，同比增长56%。 图5：我国年度新增光伏装机及分类（GW） 图6：我国年度组件出口规模（GW）及同比 光伏行业装机需求旺盛，国内新增装机和光伏组件均呈高速增长趋势。2023年3月，国内光伏新增装机13.3GW，同比提升463%；1-3月累计装机33.7GW，同比增长155%。2023年3月，国内光伏组件出口规模53.3亿美元，环比提升41%，同比提升30%；1-3月累计出口金额131.3亿元，同比提升15%。由于硅料价格高位回落，组件价格也有所下降。 图7：国内月度新增装机规模（GW） 图8：我国月度光伏组件出口规模（亿美元） 硅料供给释放打开市场增长空间 2021年以来，光伏行业进入高景气增长，而多晶硅料产能由于扩张周期较长，其供给扩张速度远远落后于行业需求增速，成为近两年制约行业总量增长的瓶颈。 硅料价格也因此大幅提升，从低点的60元/kg，上涨至超过300元/kg，挤压了光伏产业链下游及终端光伏电站的盈利空间。 表1：光伏主产业链各环节年底产能及增速 2022年下半年开始，硅料产能陆续释放，行业供给瓶颈解除。2022年我国硅料产量82.7万吨，同比提升64%；预计2023年国内硅料产量有望达到124万吨，同比增速约50%。随着硅料供给的释放，硅料价格从2023年开始进入下行通道，光伏行业装机空间将继续呈现高增长。 图9：国内硅料产量历年数据（万吨） 从月度硅料产出来看，从2022年9月开始，单月产出持续提升。2023年一季度月产出基本稳定在10万吨左右，一季度产量为30.4万吨，根据硅业分会预测，二季度国内硅料产量约35万吨，环比增加15%，供给进一步释放。 图10：国内月度硅料产量（万吨） 我们预计2023-2025年，全球光伏新增装机分别为335/438/547GW，同比增速45.7%/30.7%/24.9%，对应全球组件需求约为419/548/684GW。 图11：2020-2025年全球光伏新增装机容量（GW） 光伏组件边框：目前铝边框为主，成本占比大 光伏边框是组件的重要组成部分，是主要用于固定、密封光伏组件的框架结构材料，对组件寿命影响较大，耐候性要求高。 图12：光伏单玻组件结构示意图 按材料划分，光伏边框可分为铝合金边框、钢边框、复合材料边框，其中铝合金边框使用广泛，目前渗透率达到95%以上。 表2：各类光伏边框对比 随着N型电池渗透率逐步提高，组件功率不断提升，但同时组件平均尺寸也在增加，未来光伏组件边框单W用量将呈现缓慢下行的趋势。 图13：各种尺寸电池片占比（W） 图14：单套组件功率展望（W） 铝合金边框： 光伏铝合金边框以铝为主要金属材料，主要生产环节分为熔铸、挤压、氧化、深加工四个主要阶段。 熔铸：将废铝加入合金化炉或熔化保温炉内熔化，按比例加入合金改性剂配料，调整合金成分和温度，将符合工艺要求的铝合金熔体导入直冷式成型机成型，供给挤压车间使用； 挤压：通过挤压机设备，迫使铝棒产生塑性形变并从挤压模具的模孔中挤出； 氧化：铝合金在硫酸溶液内经过电化学反应，阳极氧化形成氧化铝保护层； 深加工：对氧化后的铝型材进行进一步的制成，形成便于组装的光伏边框。 图15：光伏铝边框生产流程 铝边框价格在光伏组件成本中占比约为10%，目前仅次于电池片。国内从事光伏边框生产的企业较多，主要为铝型材制造企业。以产能口径测算，2022年底CR2市占率约为32%，CR4市占率约为51%。 图16：光伏单玻组件各部分成本占比（%） 图17：2022年底光伏铝边框竞争格局（万吨、%，产能口径） 铝边框主要以原材料价格+加工费的形式定价，加工费保持相对稳定。以永臻股份为例，2022年铝边框销售均价2.39万元/吨，单位毛利0.27万元/吨。 图18：永臻股份铝边框售价及毛利（万元/吨） 图19：6063铝棒均价（元/吨） 随着N型电池渗透率逐步提高，组件功率不断提升，但同时组件平均尺寸也在增加，未来光伏组件铝边框单W用量将呈现缓慢下行的趋势。 图20：光伏铝边框用量预测（万吨/GW） 预计组件铝边框单位价值量将由2021年的1.51亿元/GW逐步下降至2025年的1.03亿元/GW，市场规模将由2021年的320亿元逐步提升至2025年的708亿元。 图21：铝边框单位价值量（亿元/GW，含税） 图22：铝边框市场规模（亿元） 复合材料边框： 光伏复合边框以玻璃纤维、聚氨酯或其他树脂为主要材料，主要生产环节分为玻璃纤维粗纱排布、注胶、挤压模塑及固化、牵引及切割、喷涂五个主要阶段。 玻璃纤维粗纱排布：将玻璃纤维从张力多层纱架上通过导纱板引入密封浸胶盒中进行浸渍； 挤压模塑及固化：浸渍后的玻纤进入固化模具进行加热固化定型得到玻纤板； 牵引及切割：在固化模具的出口端加装对中校正机构，使固化后的玻璃纤维板保持设定的直线度从模具中牵引拉出； 喷涂：对切割后的材料件进行涂层喷涂，主要为了增加边框的耐候性及耐腐蚀性，涂层通常为水性聚氨酯或氟碳涂料； 图23：典型光伏复合边框生产流程 复合边框相较铝合金边框有四大优势：材料成本低、耐候性能出色、绝缘、轻质美观，有望在海上光伏等环境严苛或对美观度有要求的BIPV/BAPV等应用场景率先应用，并在未来凭借成本及耐候性优势实现对铝边框的全场景替代。 材料成本低：当前复合材料边框价格较铝边框低20%-25%，后续有望进一步降低售价； 耐候性能出色：耐湿热、耐酸碱、耐盐雾，广泛应用于严酷的环境； 绝缘：系统无需接地，有助于降低系统端PID风险，提高系统运维安全性； 轻质美观：轻量化且美观，便于运输安装； 目前国内生产复合边框的企业主要以玻璃纤维、聚氨酯为原材料，生产厂商主要有德毅隆、沃莱新材、博菲电气等绝缘复合材料生产企业，及中材科技等建筑材料生产企业，其复合边框产品均处于第三方认证及客户导入阶段。预计2023年末，复合材料边框产能有望超过50GW；2025年末，产能有望超过190GW。 表3：各家企业复合材料边框产能梳理（GW） 各家企业生产的复合材料边框原材料用量略有差异，以常规玻纤聚氨酯复合边框为例，玻璃纤维用量占比在75%-80%不等，聚氨酯在20%-25%不等。振石集团则使用更高比例的非聚氨酯树脂，以提高拉挤生产效率。 表4：复合材料边框原材料用量占比（%） 当前玻璃纤维及聚氨酯均处于价格下行通道，预计未来复合材料边框成本有望进一步降低，成本优势持续体现。 图24：玻璃纤维均价（元/吨） 图25：聚氨酯均价（元/吨） 此外，部分复合边框会添加少量氟碳涂料或水性聚氨酯等树脂涂层以提高耐候性能，根据应用场景的不同，涂层的材料选择及用量也有不同。海上光伏项目对边框耐候性、耐酸碱、耐腐蚀能力要求较为严苛，适配的复合边框中用于增加耐候能力及机械强度的氟碳涂料用量有所上升，通常成本及价格会更高。 图26：PVDF均价（元/吨） 以当前主流方案进行测算，各类原